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【摘要】开采沉陷破坏矿区环境，造成地表建筑物（如房屋、铁路、桥梁、高速公路等）的损坏，使岩层和地表产生连续的移动、变形和非连续的破坏（开裂、冒落等），通过对“三下一上”采煤特点分析，提出开采沉陷的预防保护措施放法。
【关键词】三下一上；开采沉陷
矿山地下开采引起的覆岩及地表沉陷，称为开采沉陷。“三下一上”采煤是指在建筑物下、铁路下、水体下和承压水体上采煤。建筑物包括工业与民用建筑物、城镇村庄等。铁路也是地面建筑物，但由于它的特殊性，我国习惯上把铁路单独作为一种研究对象来处理。水体则指地面江河、湖泊、海洋、蓄水库、灌溉渠等。承压水体是指在开采煤层底板中，存在高压力、对煤层开采有威胁的含水层。
在建筑物下和铁路下采煤时，既要保证建筑物和铁路不会受到开采影响而破坏，又要尽量多采出煤炭。在水体下采煤和承压水体上采煤时，则要防止矿井发生突水事故，保证矿井安全生产，还要保证地面水库、运河等不受开采影响而破坏。
1.建筑物下采煤与开采沉陷关系分析
地下煤层采出之后，采空区周围岩层的原始应力平衡状态遭到破坏，从而发生移动、变形和破坏，这一过程称岩层移动。地面建筑物在采动影响下所遭受的破坏程度主要取决于地表移动和变形的大小和建筑物抵抗变形的能力。因此，在建筑物下采煤，除应设法减少地表移动和变形对建筑物的影响外，还要注重建筑物本身的设计和加固措施。
为了减少开采引起的地表下沉，可采用房式采煤法。也可采用条带式采煤法，即在开采范围内，沿煤层走向或倾斜方向将煤层划分为若干个条带，采出一条，保留一条，相间排列。依靠保留的条带煤柱支撑上覆岩层的载荷，以控制岩层移动，使地表移动变形减小，达到保护建筑物的目的。条带式采煤法可沿煤层倾斜划分条带，称为走向条带，也可沿煤层走向划分条带，称为倾斜条带。走向条带和倾斜条带的选择，应根据煤层赋存条件、掘进工程量的大小及工作面搬家次数等因素确定。
对于缓倾斜及急倾斜厚煤层开采，采用分层分采方案可以减小地表一次下沉对地面建筑物的影响。
当几个煤层（分层）或同一煤层的几个工作面同时开采时，应选择合理的开采顺序，控制各煤层（分层）工作面之间错距，以减小不同煤层（分层）不同工作面同时开采造成地表变形的叠加。
当地面有建筑物群时，工作面应平行于大多数建筑物的长轴布置，以使大多数建筑物具有较强的抗变形能力。
2.铁路下采煤与开采沉陷关系分析
铁路下采煤包括在铁道线路、桥涵、隧道下的采煤。我国有不少矿区在矿区专用铁路、国家铁路干线和铁路支线下采煤。目前我国大多数矿区铁路线下已不留设安全保护煤柱。
铁路是一种特殊的构筑物，在铁路下采煤必须保证安全和正常行车。地下开采首先要保证不会导致铁路线路发生突然变化，如路基的突然坍塌等。同时还要通过正常的维修及时清除开采引起的线路各部分的变形。使线路始终符合国家规定的技术指标。为了保证铁路畅通无阻，安全正常运行，应从两方面采取必要的措施：一方面应保证开采所引起的地表移动和变形是连续、平缓发展的，使铁路的变形处于渐变的状态下，而不出现突变现象，并应尽量减少地表的变形程度，以减少线路的维修工程量。另一方面，必须及时维修和调整线路，以消除开采引起的变形。
为了保证安全、正常行车，开采急倾斜煤层时。在露头处要留有足够尺寸的煤柱，防止采区上部煤柱的抽冒。浅部非正规采过的老空区，要严防受到重复采动或水文地质条件变化时，地面线路突然出现坍塌。可采用房式采煤法或条带式采煤法，以减小地表下沉。
3.水体下采煤与开采沉陷关系分析
矿区水体包括地表水体，第四纪、第三纪松散含水层及基岩含水层。在水体下采煤时，开采引起的上覆岩层破坏可能造成水和流沙涌入井下，威胁矿井安全生产。
开采时可采用房式采煤法、条带式采煤法或全部充填法处理采空区，以减少顶板垮落范围或开采裂隙将水导入井下。
4.承压水体上采煤特点与开采沉陷关系分析
在我国许多产煤地区，开采石炭二叠系煤层。煤层的基底为厚度很大、岩溶裂隙发育、含水量极大的奥陶系石灰岩。当遇有构造裂隙时，与上部的岩层联通，而发生水力联系，造成底板突水事故。
承压水体上采煤时，首先要查清开采区域内的水文地质情况，如含水层与隔水层的赋存特征及岩溶发育分布规律，承压水的径流、赋存及补给能源，然后对受承压水威胁的煤层进行全面规划，划分成不同的水文地质单元进行开采。开采过程中应采取必要的安全技术措施，如采区巷道应尽可能少穿过断层，减小巷道交岔点，在采区间要留设隔离煤柱；可采用充填开采或部分开采，以减小支承压力对底板的破坏作用；开采过程中应坚持超前探水，并设置井上下水文工程设施，随时掌握承压水的动态和变化规律。必要时，通过钻孔进行注浆，堵塞石灰岩溶洞。
参考文献
[1]邹友峰，邓喀中，马伟民.矿山开采沉陷工程[M].徐州：中国矿业大学出版社，2003.
[2]胡贵祥.矿井巷道布置[M].北京：煤炭工业出版社，2006.
[3]郭文兵，柴华彬.煤矿开采损害与保护[M].北京：煤炭工业出版社，2008.
作者简介：张继周（1973—），男，陕西合阳人，徐州机电工程高等职业学校高级讲师。
【关键词】三下一上；开采沉陷
矿山地下开采引起的覆岩及地表沉陷，称为开采沉陷。“三下一上”采煤是指在建筑物下、铁路下、水体下和承压水体上采煤。建筑物包括工业与民用建筑物、城镇村庄等。铁路也是地面建筑物，但由于它的特殊性，我国习惯上把铁路单独作为一种研究对象来处理。水体则指地面江河、湖泊、海洋、蓄水库、灌溉渠等。承压水体是指在开采煤层底板中，存在高压力、对煤层开采有威胁的含水层。
在建筑物下和铁路下采煤时，既要保证建筑物和铁路不会受到开采影响而破坏，又要尽量多采出煤炭。在水体下采煤和承压水体上采煤时，则要防止矿井发生突水事故，保证矿井安全生产，还要保证地面水库、运河等不受开采影响而破坏。
1.建筑物下采煤与开采沉陷关系分析
地下煤层采出之后，采空区周围岩层的原始应力平衡状态遭到破坏，从而发生移动、变形和破坏，这一过程称岩层移动。地面建筑物在采动影响下所遭受的破坏程度主要取决于地表移动和变形的大小和建筑物抵抗变形的能力。因此，在建筑物下采煤，除应设法减少地表移动和变形对建筑物的影响外，还要注重建筑物本身的设计和加固措施。
为了减少开采引起的地表下沉，可采用房式采煤法。也可采用条带式采煤法，即在开采范围内，沿煤层走向或倾斜方向将煤层划分为若干个条带，采出一条，保留一条，相间排列。依靠保留的条带煤柱支撑上覆岩层的载荷，以控制岩层移动，使地表移动变形减小，达到保护建筑物的目的。条带式采煤法可沿煤层倾斜划分条带，称为走向条带，也可沿煤层走向划分条带，称为倾斜条带。走向条带和倾斜条带的选择，应根据煤层赋存条件、掘进工程量的大小及工作面搬家次数等因素确定。
对于缓倾斜及急倾斜厚煤层开采，采用分层分采方案可以减小地表一次下沉对地面建筑物的影响。
当几个煤层（分层）或同一煤层的几个工作面同时开采时，应选择合理的开采顺序，控制各煤层（分层）工作面之间错距，以减小不同煤层（分层）不同工作面同时开采造成地表变形的叠加。
当地面有建筑物群时，工作面应平行于大多数建筑物的长轴布置，以使大多数建筑物具有较强的抗变形能力。
2.铁路下采煤与开采沉陷关系分析
铁路下采煤包括在铁道线路、桥涵、隧道下的采煤。我国有不少矿区在矿区专用铁路、国家铁路干线和铁路支线下采煤。目前我国大多数矿区铁路线下已不留设安全保护煤柱。
铁路是一种特殊的构筑物，在铁路下采煤必须保证安全和正常行车。地下开采首先要保证不会导致铁路线路发生突然变化，如路基的突然坍塌等。同时还要通过正常的维修及时清除开采引起的线路各部分的变形。使线路始终符合国家规定的技术指标。为了保证铁路畅通无阻，安全正常运行，应从两方面采取必要的措施：一方面应保证开采所引起的地表移动和变形是连续、平缓发展的，使铁路的变形处于渐变的状态下，而不出现突变现象，并应尽量减少地表的变形程度，以减少线路的维修工程量。另一方面，必须及时维修和调整线路，以消除开采引起的变形。
为了保证安全、正常行车，开采急倾斜煤层时。在露头处要留有足够尺寸的煤柱，防止采区上部煤柱的抽冒。浅部非正规采过的老空区，要严防受到重复采动或水文地质条件变化时，地面线路突然出现坍塌。可采用房式采煤法或条带式采煤法，以减小地表下沉。
3.水体下采煤与开采沉陷关系分析
矿区水体包括地表水体，第四纪、第三纪松散含水层及基岩含水层。在水体下采煤时，开采引起的上覆岩层破坏可能造成水和流沙涌入井下，威胁矿井安全生产。
开采时可采用房式采煤法、条带式采煤法或全部充填法处理采空区，以减少顶板垮落范围或开采裂隙将水导入井下。
4.承压水体上采煤特点与开采沉陷关系分析
在我国许多产煤地区，开采石炭二叠系煤层。煤层的基底为厚度很大、岩溶裂隙发育、含水量极大的奥陶系石灰岩。当遇有构造裂隙时，与上部的岩层联通，而发生水力联系，造成底板突水事故。
承压水体上采煤时，首先要查清开采区域内的水文地质情况，如含水层与隔水层的赋存特征及岩溶发育分布规律，承压水的径流、赋存及补给能源，然后对受承压水威胁的煤层进行全面规划，划分成不同的水文地质单元进行开采。开采过程中应采取必要的安全技术措施，如采区巷道应尽可能少穿过断层，减小巷道交岔点，在采区间要留设隔离煤柱；可采用充填开采或部分开采，以减小支承压力对底板的破坏作用；开采过程中应坚持超前探水，并设置井上下水文工程设施，随时掌握承压水的动态和变化规律。必要时，通过钻孔进行注浆，堵塞石灰岩溶洞。
参考文献
[1]邹友峰，邓喀中，马伟民.矿山开采沉陷工程[M].徐州：中国矿业大学出版社，2003.
[2]胡贵祥.矿井巷道布置[M].北京：煤炭工业出版社，2006.
[3]郭文兵，柴华彬.煤矿开采损害与保护[M].北京：煤炭工业出版社，2008.
作者简介：张继周（1973—），男，陕西合阳人，徐州机电工程高等职业学校高级讲师。